Le gare a ruote scoperte sono sempre state un punto di partenza per l'innovazione tecnologica poiché molte caratteristiche sono state successivamente applicate alle vetture commerciali.
Tuttavia, a volte, si assiste all'operazione contraria. Le innovazioni tecnologiche nascono nella sfera commerciale e vengono quindi trasferite alle gare. Questo processo inverso è al momento in corso nelle gare di Formula E, in cui per la prima volta vengono utilizzate vetture ad alimentazione elettrica nel Grand-Prix.
Figura 1: La vettura di Formula E DS Virgin Racing (fonte: DS Virgin Racing)
Nella stagione inaugurale del 2015, vi sono state undici gare nelle principali città del mondo (ogni gara viene definita "ePrix") e dieci team, fra cui DS Virgin Racing, partner di Arrow Electronics. Per assicurare una partenza fluida del campionato, tutti i team hanno utilizzato lo stesso modello di vettura, la Spark-Renault SRT-01E, senza possibilità di apportare alcuna modifica.
A partire dalla seconda stagione, si potrà assistere a grandi cambiamenti nella Formula E, poiché sta diventando a classe aperta e le regole cambiano di anno in anno per dare spazio all'innovazione. Lo scopo è quello di dare impulso alla tecnologia delle vetture elettriche, che avrà ripercussioni sul settore commerciale.
Quest'anno, i produttori approvati possono sviluppare i propri gruppi motopropulsori elettrici (motori, inverter e cambi) e la potenza consentita in gara è stata portata da 150 kW a 170 kW. I team possono adottare un nuovo gruppo motopropulsore oppure utilizzare la versione aggiornata della prima stagione.
Nelle stagioni successive, i regolamenti verranno ulteriormente modificati per consentire ai produttori di modificare la tecnologia della batteria, se lo desiderano.
La vettura Formula E
Figura 2: La vettura da corsa per Formula E (fonte: MMDI )
Come mostrato nella figura 2, una vettura di Formula E apparentemente sembra molto simile e quelle utilizzate nella Formula 1 e in altre classi di gara tradizionali, ma vi sono alcune importanti differenze.
Il telaio (1) è prodotto da Spark Racing Technology, un'azienda francese che ha costruito 42 vetture identiche per la stagione 1. McLaren Applied Technology ha fornito il gruppo motopropulsore (2) e i componenti elettronici per la stagione 1 con l'integrazione del sistema (3) di Renault, ma nella stagione 2 vi saranno nuove unità di 8 diversi produttori. Pertanto, potranno essere apportate modifiche al motore, all'inverter, al cambio e al sistema di raffreddamento.
La batteria (4) è fornita da Williams Advanced Engineering e produce una potenza massima di 200 kW. L'azienda italiana Dallara ha creato il telaio monoscocca (5), che soddisfa i crash test FIA utilizzati nella Formula 1. A differenza delle vetture di Formula 1, quelle di Formula E montano un solo tipo di pneumatico (6) di Michelin, che viene utilizzato sull'asfalto asciutto e su quello bagnato.
Panoramica del gruppo motopropulsore
La differenza fondamentale fra la Formula E e altri classi di gara è costituita, ovviamente, dal gruppo motopropulsore.
Una vettura di Formula 1 del 2015 utilizza un V6 da 1,6 litri con un singolo turbocompressore in grado di raggiungere 15.000 giri/min, che produce circa 600 bhp e ottiene circa 5 mpg. Al contrario, le vetture di Formula E utilizzano un motore elettrici sincrono a 17.000 giri/min che produce fino a 270 bhp e che pesa solo 26 kg.
Con meno di metà della potenza, le prestazioni non raggiungono quelle della Formula 1. Tuttavia, le vetture di Formula E possono comunque toccare i 100 km/h in 3 secondi e raggiungere una velocità massima di 225 km/h.
Quali sono i requisiti di un gruppo motopropulsore elettrico da gara? Nella figura 3 è mostrata una panoramica del sistema di Formula E utilizzato nella stagione 1.
Figura 3: il gruppo motopropulsore per Formula E (fonte: Sporting Savvy)
La batteria (1), di Williams Advanced Engineering, è composta da più di 150 celle litio-ione-polimero con un alloggiamento in fibra di carbonio. L'intera unità pesa 320 kg, molto meno del peso minimo consentito (vettura e pilota) di 896 kg; il design si basa sull'esperienza Williams del sistema di recupero dell'energia cinetica (KERS) di Formula 1.
Il gruppo batteria è un componente strutturale della vettura e pertanto deve resistere alle intense sollecitazioni e alle forze causate dall'interazione della vettura con il circuito. Benché le batteria possano produrre una potenza massima di 200 kW, durante una gara raggiungono la potenza media per un massimo di 25 minuti, trascorsi i quali i piloti passano a un'altra vettura. Nella stagione 1, si è verificato un solo guasto alla batteria nel corso delle 440 partenze delle gare. Questo importante risultato ha consentito a Williams di vincere la prestigiosa Medaglia Simms del Royal Automobile Club.
La generazione di calore rappresenta una preoccupazione per i componenti elettrici e la gestione termica è una delle maggiori sfide dei progettisti. Le vetture di Formula E utilizzano un sistema di raffreddamento liquido (2). Il refrigerante fluisce in due radiatori, uno in ciascuna carena. Un sistema di tubi flessibili instrada il refrigerante dielettrico non conduttivo in tutte le parti della batteria e dei componenti elettronici.
McLaren ha creato l'eMotor (3) e l'inverter a 800 V (5) per la propria supervettura ibrida P1 e li ha adattati per l'utilizzo in Formula E. L'uscita massima di 200 kW (268 hp) è riservata alle prove e alle qualificazioni. Durante una gara, i regolamenti limitano la potenza a 133 kW (178 hp). Un numero limitato di boost di potenza "push-to-pass" aggiungono altri 67 kW (90 hp) quando necessario. Il motore funge da generatore durante le frenate, ricaricando la batteria e rallentando la vettura.
Il cambio Hewland (4) è fissato con bulloni alla parte posteriore del motore e offre cinque velocità più la marcia indietro.
Qual è la differenza con un motore di una vettura elettrica standard? Il motore di Formula E fornisce 200 kW con un peso di 26 kg, per una densità di potenza di 7,7 kW/kg. Il motore della Nissan Leaf pesa 58 kg e produce 80 kW (110 hp), ovvero 1,4 kW/kg.
Questo gruppo motopropulsore era obbligatorio in tutte le vetture della stagione 1, ma per la stagione 2 DS Virgin Racing ha utilizzato il Virgin DSV-1, un nuovo gruppo motopropulsore sviluppato da Citroen, proprietaria del marchio DS, insieme a Spark Racing Technology.
La visione della Formula E
La FIA, l'ente di controllo della Formula E, desidera utilizzare l'automobilismo per promuovere il settore delle vetture elettriche e dare impulso allo sviluppo tecnologico. Inoltre, ha piani ambizioni per questa classe nelle prossime stagioni.
Nella stagione 2 vi sono stati nuovi sviluppi nella tecnologia dei gruppi motopropulsori. Nella stagione 3, i regolamenti prevedranno l'utilizzo dello stesso telaio, ma consentiranno l'utilizzo di batterie diverse. Un notevole cambiamento avrà luogo nella stagione 5, con una sola vettura consentita per gara.
Sono state anche apportate modifiche alle regole di natura non tecnica, alcune delle quali hanno suscitato controversie. Per dare impulso alla conoscenza e all'impegno, Fan Boost, una novità della stagione 2, offre un boost di cinque secondi e 40 bhp a tre piloti scelti dai propri fan. La votazione può avvenire prima della gara e nel corso dei primi sei minuti. È possibile che tale espediente venga protratto per l'intera gara nei prossimi anni.
La Formula E ha una visione più ampia rispetto alle sole gare e alle vetture elettriche. Desidera essere un "veicolo" del cambiamento.
Il sito Web della Formula E contiene una sezione sulla sostenibilità, con aree dedicate alle policy ambientali, suggerimenti sul vivere "verde", l'iniziativa globale RE100 e molto altro ancora. Inoltre, hanno stretto collaborazioni con partner come ONE DROP, che opera per offrire un accesso sostenibile alle risorse idriche nei paesi sottosviluppati.
Si tratta di obiettivi meritevoli e Arrow Electronics è fiera di essere associata alla Formula E. Siamo a disposizione per continuare a offrire la nostra esperienza nel campo dei componenti elettronici per il settore automobilistico a DS Virgin Racing in questo eccitante percorso.